(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素が形成された画素領域と光センサ部が形成されたセンサ領域とを有する基板と、
前記基板の一方面側から前記基板を照明する照明部と、
前記センサ領域に配置され、少なくともＰ型半導体領域とＮ型半導体領域を有し、前記基板の他方面側から入射する光を受光する薄膜フォトダイオードと、
前記基板の前記一方面側に絶縁膜を介して前記薄膜フォトダイオードと対向して形成され、前記照明部から発せられた光が前記一方面側から前記薄膜フォトダイオードに直接入射するのを抑制し、所定の電位に固定される金属膜と
を有し、
前記薄膜フォトダイオードにおいて、前記Ｎ型半導体領域に接続する方向に垂直な方向における前記Ｐ型半導体領域の幅と、前記Ｐ型半導体領域に接続する方向に垂直な方向における前記Ｎ型半導体領域の幅が異なるように形成されている
表示装置。
【請求項２】
前記薄膜フォトダイオードにおいて、前記一方面側あるいは前記他方面側から見たときの前記Ｐ型半導体領域と前記金属膜の重なり領域の面積が、前記Ｎ型半導体領域と前記金属膜の重なり領域の面積と異なる
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記金属膜が前記Ｎ型半導体領域に接続されており、
前記薄膜フォトダイオードにおいて、前記Ｎ型半導体領域に接続する方向に垂直な方向における前記Ｐ型半導体領域の幅が、前記Ｐ型半導体領域に接続する方向に垂直な方向における前記Ｎ型半導体領域の幅より狭い
請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記薄膜フォトダイオードにおいて、前記一方面側あるいは前記他方面側から見たときの前記Ｐ型半導体領域と前記金属膜の重なり領域の面積が、前記Ｎ型半導体領域と前記金属膜の重なり領域の面積より小さい
請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記薄膜フォトダイオードにおいて、前記Ｐ型半導体領域の幅／前記Ｎ型半導体領域の幅の比Ｒ１が０．３≦Ｒ１＜１の範囲である
請求項３に記載の表示装置。
【請求項６】
前記金属膜が前記Ｐ型半導体領域に接続されており、
前記薄膜フォトダイオードにおいて、前記Ｎ型半導体領域に接続する方向に垂直な方向における前記Ｐ型半導体領域の幅が、前記Ｐ型半導体領域に接続する方向に垂直な方向における前記Ｎ型半導体領域の幅より広い
請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記薄膜フォトダイオードにおいて、前記一方面側あるいは前記他方面側から見たときの前記Ｐ型半導体領域と前記金属膜の重なり領域の面積が、前記Ｎ型半導体領域と前記金属膜の重なり領域の面積より大きい
請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記薄膜フォトダイオードにおいて、前記Ｎ型半導体領域の幅／前記Ｐ型半導体領域の幅の比Ｒ２が０．３≦Ｒ２＜１の範囲である
請求項６に記載の表示装置。
【請求項９】
前記薄膜フォトダイオードが、前記Ｎ型半導体領域と前記Ｐ型半導体領域の間に真性半導体領域及び／または前記Ｎ型半導体領域と前記Ｐ型半導体領域より導電性不純物濃度が低い低濃度半導体領域を有する
請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記薄膜フォトダイオードを構成する前記Ｐ型半導体領域及び前記Ｎ型半導体領域を含む半導体領域が、多結晶シリコン、微結晶シリコン、アモルファスシリコンまたは結晶シリコンから形成されている
請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素が形成される画素領域と受光素子が形成されるセンサ領域とを有する基板（表示部）を備える表示装置に関する。特定的に本発明は、基板（表示部）に接触または近接する被検出物で反射した光を複数の受光素子で受光する光の利用効率の向上技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、デジタルスチールカメラ、ＰＣモニタ、テレビなどに使用されるディスプレイ装置として、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、電子泳動法を用いた表示装置などが知られている。
【０００３】
ディスプレイ装置の薄型化に伴って、映像や文字情報などの表示という本来の機能に加えて、ユーザの指示などを入力する入力装置などの機能を併せ持つ多機能化が要求されるようになってきている。この要求に応えるものとして、ユーザの指やスタイラスペン（いわゆるタッチペンなど）が表示画面に接触または接近したことを検出するディスプレイ装置が知られている。
【０００４】
接触検出は、例えば、抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルで行うことができる。タッチパネルを液晶パネルなどの表示パネルの表示面側に付加した表示装置が知られている。
【０００５】
しかしながら、タッチパネルの付加が表示パネルの薄型化に不利であり、コスト増の要因になる。特に抵抗膜方式のタッチパネルは、ある程度の強さで画面を押さないと抵抗値変化が検出できず、そのために表示面を歪ませることになる。また抵抗膜方式のタッチパネルは１点検出が原則であり、用途が限られる。
【０００６】
近年においては、液晶表示装置において、液晶を駆動する電圧を制御するトランジスタアレイ基板上に、同時に光センサを形成することにより、タッチパネル機能をもたせようという動きがある。
【０００７】
上記のトランジスタアレイ基板上に光センサを有する表示装置では、例えば、指やスタイラスペンを認識するのに外光の影を見る方法、あるいは、バックライトからの光を指やスタイラスなどに反射させて、その反射光を検知する方法が知られている。
【０００８】
しかし、指やスタイラスペンを認識するのに外光の影を見る方法では、暗闇では機能を果たさないという問題がある。また、バックライトからの光を指やスタイラスなどに反射させて、その反射光を検知する方法では、完全黒表示の場合に検知できなくなるという問題が存在する。
【０００９】
このような背景に対して、特許文献１では、バックライトから赤外線を射出し、その反射光を検出する液晶表示装置が提案されている。
【００１０】
また、特許文献２では、ＰＩＮ型ダイオードを構成するポリシリコンからなる半導体層の下に反射板を設けて半導体層に光を反射させ光吸収長を増加させる液晶表示装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−２７５６４４号公報
【特許文献２】特開２００７−２４１３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の液晶表示装置では、薄膜多結晶シリコン薄膜で赤外センサを実現するには、図１に示すように可視領域と比較して赤外領域で吸収率が落ちるという材料起因の問題があったために検出は難しかった。さらにバックライト光源には可視光光源が用いられているため光感度の大きな可視光がフォトダイオードに入射されると、検出したい赤外信号がノイズに埋もれてしまうという問題がある。
【００１２】
また、特許文献２に記載の液晶表示装置では、光出力は増加するものの検出先の容量を工夫しないと感度が増加しないという問題がある。
【００１３】
また、上記のセンサの感度の向上に関する問題だけでなく、センサの飽和特性の改善も求められている。
また、これらの課題は、特許文献１及び特許文献２に示されている液晶表示装置に限らず、有機ＥＬ表示装置、電子遊動を用いた表示装置など、他の表示装置にも共通する。
【００１４】
解決しようとする課題は、センサの検出感度の向上とセンサの飽和特性の改善が困難であることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の表示装置は、画素が形成された画素領域と光センサ部が形成されたセンサ領域とを有する基板と、前記基板の一方面側から前記基板を照明する照明部と、前記センサ領域に配置され、少なくともＰ型半導体領域とＮ型半導体領域を有し、前記基板の他方面側から入射する光を受光する薄膜フォトダイオードと、前記基板の前記一方面側に絶縁膜を介して前記薄膜フォトダイオードと対向して形成され、前記照明部から発せられた光が前記一方面側から前記薄膜フォトダイオードに直接入射するのを抑制し、所定の電位に固定される金属膜とを有し、前記薄膜フォトダイオードにおいて、前記Ｎ型半導体領域に接続する方向に垂直な方向における前記Ｐ型半導体領域の幅と、前記Ｐ型半導体領域に接続する方向に垂直な方向における前記Ｎ型半導体領域の幅が異なるように形成されている。
【００１６】
上記の本発明の表示装置は、基板、照明部、薄膜フォトダイオード及び金属膜を有する。
基板は、画素が形成された画素領域と含む光センサ部が形成されたセンサ領域とを有する。
照明部は、基板の一方面側から基板を照明する。
薄膜フォトダイオードは、センサ領域に配置されたものであり、少なくともＰ型半導体領域とＮ型半導体領域を有し、基板の他方面側から入射する光を受光する。
金属膜は、基板の一方面側に絶縁膜を介して薄膜フォトダイオードと対向して形成され、照明部から発せられた光が一方面側から薄膜フォトダイオードに直接入射するのを抑制し、所定の電位に固定される。
ここで、薄膜フォトダイオードにおいて、Ｎ型半導体領域に接続する方向に垂直な方向におけるＰ型半導体領域の幅と、Ｐ型半導体領域に接続する方向に垂直な方向におけるＮ型半導体領域の幅が異なるレイアウトで形成されている。
【００１７】
本発明の表示装置は、画素が形成された画素領域と光センサ部が形成されたセンサ領域とを有する基板と、前記基板の一方面側から前記基板を照明する照明部と、前記センサ領域に配置され、少なくともＰ型半導体領域とＮ型半導体領域を有し、前記基板の他方面側から入射する光を受光する薄膜フォトダイオードと、前記基板の前記一方面側に絶縁膜を介して前記薄膜フォトダイオードと対向して形成され、前記照明部から発せられた光が前記一方面側から前記薄膜フォトダイオードに直接入射するのを抑制し、所定の電位に固定される金属膜とを有し、前記薄膜フォトダイオード及び前記金属膜において、前記絶縁膜を介して対向する前記Ｐ型半導体領域と前記金属膜により構成される寄生容量の容量値が、前記絶縁膜を介して対向する前記Ｎ型半導体領域と前記金属膜により構成される寄生容量の容量値と異なる。
【００１８】
上記の本発明の表示装置は、基板、照明部、薄膜フォトダイオード及び金属膜を有する。
基板は、画素が形成された画素領域と光センサ部が形成されたセンサ領域とを有する。
照明部は、基板の一方面側から基板を照明する。
薄膜フォトダイオードは、センサ領域に配置され、少なくともＰ型半導体領域とＮ型半導体領域を有し、基板の他方面側から入射する光を受光する。
金属膜は、基板の一方面側に絶縁膜を介して薄膜フォトダイオードと対向して形成され、照明部から発せられた光が一方面側から薄膜フォトダイオードに直接入射するのを抑制し、所定の電位に固定される。
ここで、薄膜フォトダイオード及び金属膜において、絶縁膜を介して対向するＰ型半導体領域と金属膜により構成される寄生容量の容量値が、絶縁膜を介して対向するＮ型半導体領域と金属膜により構成される寄生容量の容量値と異なる。
【００１９】
本発明の表示装置は、画素が形成された画素領域と光センサ部が形成されたセンサ領域とを有する基板と、前記基板の一方面側から前記基板を照明する照明部と、前記センサ領域に配置され、少なくともＰ型半導体領域とＮ型半導体領域を有し、前記基板の他方面側から入射する光を受光する薄膜フォトダイオードと、前記基板の前記一方面側に絶縁膜を介して前記薄膜フォトダイオードと対向して形成され、前記照明部から発せられた光が前記一方面側から前記薄膜フォトダイオードに直接入射するのを抑制し、所定の電位に固定される金属膜とを有し、前記薄膜フォトダイオードにおいて、一方面側あるいは他方面側から見たときの前記Ｐ型半導体領域と前記金属膜が重なる領域の面積が、前記Ｎ型半導体領域と前記金属膜の重なり領域の面積と異なる。
【００２０】
上記の本発明の表示装置は、基板、照明部、薄膜フォトダイオード及び金属膜を有する。
基板は、画素が形成された画素領域と光センサ部が形成されたセンサ領域とを有する。
照明部は、基板の一方面側から基板を照明する。
薄膜フォトダイオードは、センサ領域に配置され、少なくともＰ型半導体領域とＮ型半導体領域を有し、基板の他方面側から入射する光を受光する。
金属膜は、基板の一方面側に絶縁膜を介して薄膜フォトダイオードと対向して形成され、照明部から発せられた光が一方面側から薄膜フォトダイオードに直接入射するのを抑制し、所定の電位に固定される。
ここで、薄膜フォトダイオードにおいて、一方面側あるいは他方面側から見たときのＰ型半導体領域と金属膜が重なる領域の面積が、Ｎ型半導体領域と金属膜の重なり領域の面積と異なる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の表示装置によれば、基板のセンサ領域に形成される薄膜フォトダイオードにおいて、Ｐ型半導体領域の幅とＮ型半導体領域の幅が異なっている。これにより、薄膜フォトダイオードと金属膜間の寄生容量を縮小してセンサの検出感度を向上させ、また、センサの飽和特性を改善することができる。
【００２２】
また、本発明の表示装置によれば、絶縁膜を介して対向するＰ型半導体領域と金属膜により構成される寄生容量の容量値が、絶縁膜を介して対向するＮ型半導体領域と金属膜により構成される寄生容量の容量値と異なっている。これにより、薄膜フォトダイオードと金属膜間の寄生容量を縮小してセンサの検出感度を向上させ、また、センサの飽和特性を改善することができる。
【００２３】
また、本発明の表示装置によれば、一方面側あるいは他方面側から見たときのＰ型半導体領域と金属膜が重なる領域の面積が、Ｎ型半導体領域と金属膜の重なり領域の面積と異なる。これにより、絶縁膜を介して対向するＰ型半導体領域と金属膜により構成される寄生容量の容量値が、絶縁膜を介して対向するＮ型半導体領域と金属膜により構成される寄生容量の容量値と異なる構成となり、薄膜フォトダイオードと金属膜間の寄生容量を縮小してセンサの検出感度を向上させ、また、センサの飽和特性を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態に係る表示装置及について図面を参照して説明する。
尚、説明は以下の順序で行う。
１．第１実施形態（カソード領域に接続する方向に垂直な方向におけるアノード領域の幅とアノード領域に接続する方向に垂直な方向におけるカソード領域の幅が異なる構成）
２．変形例
３．第２実施形態（コントロールゲートとの重なり領域の外部においてカソード領域に接続する方向に垂直な方向に延伸する延伸部が設けられている構成）
４．第３実施形態（Ｉ領域のアノード領域端部にアノード領域の幅と同等の幅を有するＩ領域部分を有する構成）
５．第４実施形態（Ｐ＋領域とコントロールゲートの重なりの幅が、Ｎ＋領域とコントロールゲートの重なりの幅より狭く設けられている構成）
６．第５実施形態（表示装置の適用製品例）
【００２５】
＜第１実施形態＞
以下、第１実施形態に係る表示装置として、液晶表示装置を主な例として、図面を参照して説明する。
本実施形態の表示装置は、光が表示部である基板の背面側（画像表示を行う前面と反対側の面）から照射される、いわゆる「透過型」の液晶表示装置に好適に実施できる。このため、以下の説明では、液晶表示装置が透過型であることを前提とする。
【００２６】
［全体構成］
図１に、透過型液晶表示装置の概略的な全体構成図を示す。
図１に図解する液晶表示装置１００は、例えば、「基板」としての表示部である液晶パネル２００と、「照明部」としてのバックライト３００と、データ処理部４００とを有する。
【００２７】
例えば、図１に示すように、液晶パネル２００は、ＴＦＴアレイ基板２０１と、いわゆる「対向基板」としてのカラーフィルタ基板２０２と、液晶層２０３とを有する。以下、液晶層２０３を中心として、液晶パネル２００の厚さ方向におけるバックライト３００の側を「一方面側」または「背面側」と称し、一方面側と反対の側を、「他方面側」または「前面側」と称する。
【００２８】
例えば、ＴＦＴアレイ基板２０１とカラーフィルタ基板２０２とは、間隔を隔てるように対面しており、ＴＦＴアレイ基板２０１とカラーフィルタ基板２０２との間に挟まれるように、液晶層２０３が形成されている。また、特に図示していないが、液晶層２０３を挟むようにして、液晶層２０３の液晶分子の配列方向を揃えるための配向膜が対で形成される。カラーフィルタ基板２０２の液晶層２０３側の面に、カラーフィルタ２０４が形成されている。
【００２９】
例えば、第１の偏光板２０６と第２の偏光板２０７とのそれぞれが、液晶パネル２００の両面の側において対面するように設置されている。また、第１の偏光板２０６がＴＦＴアレイ基板２０１の背面側に配置され、第２の偏光板２０７がカラーフィルタ基板２０２の前面側に配置されている。
【００３０】
例えば、液晶層２０３に対面するＴＦＴアレイ基板２０１の他方面側に、図１に示すように光センサ部１が設けられている。光センサ部１は、詳細は後述するが、受光素子である薄膜フォトダイオードと、その読み出し回路を含む。
【００３１】
光センサ部１は、いわゆるタッチパネルの機能を液晶パネル２００内にもたせるために形成されたものである。例えば、液晶パネル２００を表示面（前面）側から見ると、有効表示領域ＰＡ内に規則的に配置される。
図１に、有効表示領域ＰＡに光センサ部１がマトリクス状に配置されている液晶パネル２００の一断面を示している。例えば、図１において、複数個（図面上は４個）の光センサ部１が等間隔に配置されている。図１は図示の便宜上４個の光センサ部１を示しているが、これに限るものではない。
位置検出の機能を有効表示領域ＰＡの一部に限定する場合は、例えば、その限定された表示領域に光センサ部１が規則的に配置される。
【００３２】
表示平面（前面）の有効表示領域ＰＡにおいて、図１に示すように、光センサ部１が形成されている液晶パネル２００の領域を「センサ領域(ＰＡ２)」、その他の液晶パネル２００の領域を「画素領域(ＰＡ１)」と定義する。画素領域(ＰＡ１)は、例えば、赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)などの複数色が画素ごとに割り当てられた画素の配置領域である。色の割り当ては、画素が対向するカラーフィルタの透過波長特性によって決められる。
【００３３】
例えば、図１では図示を省略しているが、画素の配置領域（画素領域(ＰＡ１)）に、画素電極と共通電極（対向電極ともいう）が形成されている。画素電極と共通電極は透明電極材料で形成される。ＴＦＴアレイ基板２０１の他方面側（液晶層側）で画素電極の反液晶層側に、画素電極と対向して全画素共通の共通電極が形成される場合がある。または、画素電極がＴＦＴアレイ基板２０１の他方面側に形成され、共通電極が液晶層２０３を挟んでカラーフィルタ基板２０２側の位置に、全画素共通で形成される場合がある。
画素の配置領域には、図１で図示していないが、画素構成に応じて、画素電極と対向電極間の液晶容量を補助する補助容量、画素電極への印加電位を、入力される映像信号の電位に応じて制御するスイッチング素子なども形成される。
【００３４】
例えば、複数色が１色ずつ対応した複数画素からなる単位を「画素ユニット」とすると、画素ユニットに対する光センサ部１の割合は１：１の場合に、光センサ部１の配置密度が最大となる。本実施形態において光センサ部１の配置密度は、上記最大の場合でもよいし、これより小さくてよい。
【００３５】
例えば、ＴＦＴアレイ基板２０１の背面側に、バックライト３００が配置されている。バックライト３００は、液晶パネル２００の背面に対面しており、液晶パネル２００の有効表示領域ＰＡに照明光を出射する。
図１に例示するバックライト３００は、光源３０１と、光源３０１から照射された光を拡散することによって面状の光に変換する導光板３０２とを有している。バックライト３００は、導光板３０２に対する光源３０１の配置位置に応じて、サイドライト型、直下型などがあるが、ここではサイドライト型を例示する。
【００３６】
例えば、光源３０１は、液晶パネル２００の背後、且つ、液晶パネル２００の背面に沿う方向の一方側または両方側に配置される。言い換えると、光源３０１は、表示面２００Ａ（前面）から見た液晶パネル２００の１辺、または、対向する２辺に沿って配置される。ただし、光源３０１を液晶パネル２００の３以上の辺に沿って配置しても構わない。
光源３０１は、例えば、ガラス管内の低圧水銀蒸気中のアーク放電により発生する紫外線を蛍光体で可視光線に変換して放射する冷陰極管ランプ、あるいは、ＬＥＤまたはＥＬ素子などから構成されている。図１では、光源３０１として、白色ＬＥＤなどの可視光源３０１ａと、ＩＲ光源３０１ｂとが対向する２辺に配置されている場合を示している。
【００３７】
導光板３０２は、例えば、透光性のアクリル板により構成され、光源３０１からの光を全反射させながら面に沿って（液晶パネル２００の背面に沿う方向の一方側から他方側へ）導光する。導光板３０２の背面には、例えば、導光板３０２と一体的に形成された、若しくは、導光板３０２とは別部材により形成された不図示のドットパターン（複数の突部）が設けられている。導光された光はドットパターンにより散乱されて液晶パネル２００に照射される。なお、導光板３０２の背面側には、光を反射する反射シートが設けられてもよいし、導光板３０２の前面側には、拡散シートやプリズムシートが設けられてもよい。
【００３８】
例えば、バックライト３００は、以上の構成を有し、液晶パネル２００の有効表示領域ＰＡの全面にほぼ均一な平面光を照射する構成となっている。
【００３９】
また、例えば、データ処理部４００は、図１に示すように、制御部４０１と、位置検出部４０２とを有する。データ処理部４００は、コンピュータを含み、プログラムによってコンピュータが各部を制御することで動作する。このため、制御部４０１と位置検出部４０２の機能は、不図示のメモリに予め格納され、あるいは、外部から入力されるプログラムのタスクやデータを用いて実現される。
データ処理部４００は、その機能を液晶パネル２００内外で分けて実装されてもよい。図１ではデータ処理部４００が液晶パネル２００の外部に、例えば単数または複数のＩＣとして配置される場合を例示する。
【００４０】
例えば、制御部４０１は、画像表示の制御、位置検出のためのＩＲセンサの制御（受光によるデータ収集）、及び、バックライト制御を行う。
画像表示に関し、制御部４０１が、例えば液晶パネル２００内のディスプレイ駆動回路を統括して指示を与えることにより、液晶パネル２００の画像表示を制御する。ＩＲセンサの制御に関し、制御部４０１が、例えば液晶パネル２００内のセンサ駆動回路を統括して指示を与えることにより、被検出物の位置（及び大きさ）の検出を制御する。ディスプレイ駆動回路やセンサ駆動回路の例は後述する。
バックライト制御に関し、制御部４０１が、バックライト３００の電源部（不図示）に制御信号を供給することによって、バックライト３００から出力される照明光の明るさなどを制御する。
【００４１】
例えば、位置検出部４０２は、制御部４０１の指示を受けると、液晶パネル２００内のセンサ駆動回路を介して送られてくる受光データに基づいて、ユーザの指やスタイラスペンなどの被検知体が接触または近接した位置を検出する。この検出は、液晶パネル２００の有効表示領域ＰＡに対して行われる。
【００４２】
［液晶パネルの概略構成］
図２は、液晶パネル内の駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【００４３】
例えば、図２に示すように、液晶パネル２００は、画素(ＰＩＸ)がマトリクス状に配置された表示部１０を有する。
図１にも示すが、有効表示領域ＰＡの周囲に周辺領域ＣＡが存在する。周辺領域ＣＡは、ＴＦＴアレイ基板２０１の有効表示領域ＰＡ以外の領域をいう。周辺領域ＣＡには、図２に示すように、有効表示領域ＰＡ内のＴＦＴと一括して形成されるＴＦＴを含んで構成された幾つかの機能ブロックにより示される駆動回路が形成されている。
【００４４】
例えば、液晶パネル２００は駆動回路として垂直ドライバ(Ｖ.ＤＲＶ.)１１、ディスプレイドライバ(Ｄ−ＤＲＶ.)１２、センサドライバ(Ｓ−ＤＲＶ.)１３、選択スイッチアレイ(ＳＥＬ.ＳＷ.)１４、及びＤＣ／ＤＣコンバータ(ＤＣ／ＤＣ.ＣＮＶ.)１５を有する。
【００４５】
例えば、垂直ドライバ１１は、画素ラインを選択のために、水平方向に配線された各種制御線を垂直方向に走査するシフトレジスタなどの機能を有する回路である。
ディスプレイドライバ１２は、映像信号のデータ電位をサンプリングしてデータ信号振幅を発生し、列方向の画素で共通な信号線にデータ信号振幅を排出するなどの機能を有する回路である。
センサドライバ１３は、所定の密度で画素の配置領域内に分散配置された光センサ部１に対し、垂直ドライバ１１と同様な制御線の走査と、制御線の走査に同期してセンサ出力(検出データ)の収集を行う回路である。
スイッチアレイ１４は、複数のＴＦＴスイッチから構成され、ディスプレイドライバ１２によるデータ信号振幅の排出制御と、表示部１０からのセンサ出力の制御を行う回路である。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、入力される電源電圧から、液晶パネル２００の駆動に必要な電位の各種直流電圧を発生する回路である。
【００４６】
例えば、ディスプレイドライバ１２やセンサドライバ１３の入出力信号、その他の信号の液晶パネル２００内と外のやり取りは、液晶パネル２００に設けられたフレキシブル基板１６を介して行われる。
【００４７】
例えば、図２に示すほかに、クロック信号の発生または外部入力のための構成なども駆動回路に含まれる。
【００４８】
［画素と光センサ部との組み合わせ例］
既に述べたように、例えば、画素と光センサ部とは有効表示領域ＰＡ内で規則的に配置される。その配置の規則は任意であるが、複数の画素と１つの光センサ部を組として、この組を有効表示領域ＰＡ内にマトリクス状に配置するとよく、例えば、Ｒ,Ｇ,Ｂの３画素と１つの光センサ部１を１組とする。
【００４９】
例えば、図１に示すカラーフィルタ２０４は、画素(ＰＩＸ)の平面視の大きさにほぼ対応し、Ｒ,Ｇ,Ｂの各波長領域をそれぞれ選択的に透過するフィルタと、混色防止のためにフィルタの周囲（すべての境界部）を一定幅で遮蔽するブラックマトリクスを有する。
【００５０】
［画素部及び光センサ部のパターン及び断面構造］
図３（ａ）に光センサ部１の平面図の一例を、図３（ｂ）に、図３（ａ）のパターンに対応する光センサ部１の等価回路の一例を示す。
例えば、図３（ｂ）に図解するように、光センサ部１は、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなる３つのトランジスタと、受光素子である薄膜フォトダイオードＰＤとを有する。
３つのトランジスタは、リセットトランジスタＴＳ、アンプトランジスタＴＡ、読み出しトランジスタＴＲである。
【００５１】
例えば、薄膜フォトダイオードＰＤは、赤外光あるいは紫外光などの非可視光に感度をもつ受光素子として形成されている。本実施形態においては、上記のバックライト３００を構成するＩＲ光源３０１ｂの発する赤外光に対して感度を有する受光素子となっている。バックライトが紫外光を発光する場合には、薄膜フォトダイオードＰＤは、その紫外光に対して感度を有する設計とする。
例えば、薄膜フォトダイオードＰＤは、アノードがストレージノードＳＮに接続され、カソードが電源電圧ＶＤＤの供給線（以下、ＶＤＤ線）３１に接続されている。
薄膜フォトダイオードＰＤは、後述するようにＰＩＮ構造またはＰＤＮ構造を有し、Ｉ(intrinsic)領域（ＰＩＮ構造の真性半導体領域）またはＤ(doped)領域（ＰＤＮ構造のＮ−領域）に対し絶縁膜を介して電界を及ぼすコントロールゲートＣＧを備える。薄膜フォトダイオードＰＤは、逆バイアスされて使用され、そのときの空乏化の程度をコントロールゲートＣＧで制御することにより、感度を最適化（通常、最大化）できる構造を有する。
【００５２】
例えば、リセットトランジスタＴＳはドレインがストレージノードＳＮに接続され、ソースが配線３７を介して基準電圧ＶＳＳの供給線（以下、ＶＳＳ線）３２に接続され、ゲートがリセット信号(ＲＥＳＥＴ)の供給線（以下、リセット線）３３に接続されている。リセットトランジスタＴＳは、ストレージノードＳＮをフローティング状態からＶＳＳ線３２への接続状態に切り替え、ストレージノードＳＮを放電して、その蓄積電荷量をリセットする。
【００５３】
例えば、アンプトランジスタＴＡはドレインがＶＤＤ線３１に接続され、ソースが読み出しトランジスタＴＲを介して検出電位Ｖdet(または検出電流Ｉdet)の出力線（以下、検出線）３５に接続され、ゲートがストレージノードＳＮに接続されている。
【００５４】
例えば、読み出しトランジスタＴＲは、ドレインがアンプトランジスタＴＡのソースに接続され、ソースが検出線３５に接続され、ゲートがリード制御信号(ＲＥＡＤ)の供給線（以下、リード制御線）３４に接続されている。
【００５５】
例えば、アンプトランジスタＴＡはリセット後に再びフローティング状態となったストレージノードＳＮに薄膜フォトダイオードＰＤで発生した正電荷が蓄積されると、その蓄積された電荷量（受光電位）を増幅する作用がある。読み出しトランジスタＴＲは、アンプトランジスタＴＡで増幅された受光電位を、検出線３５に排出するタイミングを制御するトランジスタである。一定時間の蓄積時間が経過すると、リード制御信号(ＲＥＡＤ)が活性化して読み出しトランジスタＴＲがオンするため、アンプトランジスタＴＡは、ソースとドレインに電圧が印加されて、そのときのゲート電位に応じた電流を流す。これにより受光電位に応じ、振幅が増大した電位変化が検出線３５に出現し、この電位変化が、検出電位Ｖdetとして検出線３５から光センサ部１の外部に出力される。あるいは、受光電位に応じて値が変化する検出電流Ｉdetが、検出線３５から光センサ部１の外部に出力される。
【００５６】
図３（ａ）は、図１のようにカラーフィルタ基板２０２と貼り合わされて液晶が封入される前のＴＦＴアレイ基板２０１の上面視を示す。
図３（ａ）に示すパターン図において図３（ｂ）に示す素子やノードには同一符号を付しているため、素子間の電気的接続は明らかである。
例えば、ＶＤＤ線３１、ＶＳＳ線３２及び検出線３５は、アルミニウム（ＡＬ）の配線層から形成され、リセット線３３とリード制御線３４はゲートメタル（ＧＭ）、例えばモリブデン（Ｍｏ）から形成されている。ゲートメタル（ＧＭ）はアルミニウム（ＡＬ）の配線層より下層に形成される。ゲートメタル（ＧＭ）より上層で、アルミニウム（ＡＬ）より下層の階層に、ポリシリコン（ＰＳ）層などの半導体層が４つ孤立して配置されている。リセットトランジスタＴＳ、読み出しトランジスタＴＲ、アンプトランジスタＴＡ及び薄膜フォトダイオードＰＤは、それぞれＰＳ層などの半導体層を有している。
【００５７】
例えば、トランジスタにおいては、ゲートメタル（ＧＭ）と交差するＰＳ層などからなる薄膜の半導体層の箇所の一方と他方に、Ｎ型不純物が導入されてソースとドレインが形成されるトランジスタ構造となっている。
これに対し、薄膜フォトダイオードＰＤでは、ＰＳ層などからなる薄膜の半導体層３６の一方と他方にＰ型とＮ型の逆導電型の不純物が導入されているためダイオード構造となっている。Ｐ型の不純物領域（Ｐ＋領域）が、薄膜フォトダイオードＰＤのアノード（Ａ）領域となり、これが例えばストレージノードＳＮを構成する。一方、Ｎ型の不純物領域（Ｎ＋領域）が、薄膜フォトダイオードＰＤのカソード(Ｋ)領域を構成し、これが例えばコンタクトを介して上層のＶＤＤ線３１と接続されている。
薄膜フォトダイオードＰＤの構成の詳細については後述する。
【００５８】
図４は、光センサ部１と、ＦＦＳ方式の液晶の画素(ＰＩＸ)の一部とを概略的に示す断面図である。図４は、図３（ａ）のＳ１−Ｓ１線に沿った光センサ部１の一部を示す断面と、不図示の画素(ＰＩＸ)の一部の断面とを表す。
【００５９】
例えば、本実施形態の液晶の画素は、ＦＦＳ(Field Fringe Switching)方式である。ＦＦＳ方式の液晶は、別名を「In Plane Switching（ＩＰＳ）−Ｐｒｏ」方式の液晶」とも言う。
【００６０】
図４に示すように、スイッチング素子ＳＷとなるトランジスタがＴＦＴアレイ基板２０１上の多層の絶縁膜中に埋め込んで形成されている。図４に示す絶縁膜は、下層から順に、２層のゲート絶縁膜５０、２層の第１層間絶縁膜５１、第２層間絶縁膜（平坦化膜）５２、第３層間絶縁膜５３を含む。
【００６１】
例えば、ゲート絶縁膜５０の直下にモリブデン（Ｍｏ）などからなり、垂直走査線４４となるゲートメタルＧＭが形成され、ゲート絶縁膜５０上にポリシリコン（ＰＳ）層などからなる薄膜の半導体層４３が形成されている。
半導体層４３は、ゲートメタルＧＭの上方にチャネル形成領域となるＰ−領域が位置し、その両側に、ソースドレインとなるＮ＋領域が形成されて、薄膜トランジスタが構成されている。
【００６２】
例えば、半導体層４３に形成されたソースとドレインの一方に、内部配線４２及びコンタクト４１を介して画素毎に区分された透明電極層からなる画素電極４０が形成されている。
また、画素電極４０の下方において第２層間絶縁膜５２と第３層間絶縁膜５３の界面に、共通電極５５が画素電極４０と対面して形成される。共通電極５５は、全画素共通な透明電極層で形成される。
また、半導体層４３のソースとドレインの他方に、アルミニウムなどからなる信号線４５Ａが接続されている。
【００６３】
また、例えば、ＴＦＴアレイ基板２０１の上方にカラーフィルタ基板２０２が重ねられ、両基板間に液晶層２０３、配向膜５６、カラーフィルタ２０４が下層から順に位置する。
ここで液晶層２０３は、ネマチック液晶で構成される。
共通電極５５は共通電位で電位固定され、画素電極４０との間に印加される電圧によって、液晶に印加する電界を変化させるための電極である。
【００６４】
図１に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０１及びカラーフィルタ基板２０２の外側面に接着剤を介して密着状態で設けられている第１の偏光板２０６と第２の偏光板２０７は、クロスニコル状態で設けられる。
【００６５】
また、信号線４５Ａ及び垂直走査線４４（ゲートメタル（ＧＭ））の材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、鉛（Ｐｂ）、これらの複合層(例えば、Ｔｉ／Ａｌ)、または、これらの合金層を用いることが可能である。
【００６６】
次に、光センサ部１の断面構造について説明する。
図４に示すように、薄膜フォトダイオードＰＤが、ＴＦＴアレイ基板２０１上の２層のゲート絶縁膜５０、２層の第１層間絶縁膜５１、第２層間絶縁膜（平坦化膜）５２、第３層間絶縁膜５３を含む多層の絶縁膜中に埋め込んで形成されている。
【００６７】
例えば、ゲート絶縁膜５０の直下に「金属膜」であるコントロールゲートＣＧが形成され、ゲート絶縁膜５０上にポリシリコンなどからなる薄膜の半導体層３６が形成されている。
半導体層３６は、コントロールゲートＣＧの上方にＩ領域（真性半導体領域）３６Ｉが位置し、その両側に、Ｐ＋領域（Ｐ型半導体領域）からなるアノード領域３６Ａと、Ｎ＋領域（Ｎ型半導体領域）からなるカソード領域３６Ｋとが位置する。さらに、本実施形態においては、Ｉ領域３６Ｉとカソード領域３６Ｋの間に低濃度のＮ型不純物を含有する低濃度半導体領域（Ｎ−領域）３６Ｎを有する構成となっている。上記のようにして、低濃度半導体領域を有するＰＩＮ構造の薄膜フォトダイオードが構成されている。
なお、ＰＤＮ構造の場合、Ｉ領域に代えてＤ領域（Ｎ−領域）が形成された構成となる。
【００６８】
例えば、カソード領域３６Ｋは第１層間絶縁膜５１内に形成されるコンタクトプラグ５４によって、第１層間絶縁膜５１上に形成されるＶＤＤ線３１と接続されている。アノード領域３６Ａは不図示の箇所で配線３９に接続されており、アンプトランジスタＴＡのゲート電極と接続される。
また、第１層間絶縁膜５１上には、ＶＤＤ線３１から離れた位置に、検出線３５とＶＳＳ線３２が並んで配置されている。
【００６９】
例えば、ＶＤＤ線３１、ＶＳＳ線３２、検出線３５は全てアルミニウムなどから形成され段差が大きいため、段差を平坦化する第２層間絶縁膜（平坦化膜）５２が形成されている。
第２層間絶縁膜５２の上に、共通電位で電位固定される共通電極５５が形成されている。光センサ部１には画素電極がないため液晶への印加電界は制御できないが、共通電極５５により液晶を固定する役割がある。共通電極５５は透明電極層により形成されるため光を透過できる。
【００７０】
図４において、カラーフィルタ２０４は、光センサ部１と画素(ＰＩＸ)との境界部にブラックマトリクス２１Ｋが形成され、２つのブラックマトリクス２１Ｋの間にセンサ開口部ＳＡが設けられている。一方、画素(ＰＩＸ)においては、Ｒ,Ｇ,Ｂの何れかのフィルタが示されている。
【００７１】
［薄膜フォトダイオードＰＤの構造と受光特性］
図５（ａ）はＰＩＮ構造の薄膜フォトダイオードＰＤの平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。図５（ｂ）においては、ＶＤＤ線３１などの配線及び第２層間絶縁膜５２より上層の構成は省略している。
例えば、ＴＦＴアレイ基板２０１上に「金属膜」からなるコントロールゲート３８が形成され、その上層に２層のゲート絶縁膜５０が形成され、その上層に半導体層３６が形成されている。
半導体層２６は、図５（ａ）に示すパターン形状を有する。即ち、Ｐ＋領域（Ｐ型半導体領域）からなるアノード領域３６Ａ、Ｉ領域（真性半導体領域）３６Ｉ、低濃度半導体領域である低濃度半導体領域（Ｎ−領域）３６Ｎ、Ｎ＋領域（Ｎ型半導体領域）からなるカソード領域３６Ｋがそれぞれレイアウトされている。このように、低濃度半導体領域を有するＰＩＮ構造の薄膜フォトダイオードが構成されている。
なお、ＰＤＮ構造の場合、Ｉ領域に代えてＤ領域（Ｎ−領域）が形成された構成となる。
また、上記の各領域に対するコントロールゲート３８のレイアウトは図５（ａ）に示すとおりである。
上記のフォトダイオードを被覆して第１層間絶縁膜５１が形成されており、アノード領域３６Ａとカソード領域３６Ｋに達するコンタクトホールＣＴを介してコンタクトプラグ５４に接続されている。
【００７２】
上記のフォトダイオードにおいて、逆バイアスを印加すると、Ｉ領域（またはＤ領域）の内部に空乏層が拡がる。この空乏化を促進するためにバックゲート制御（コントロールゲートＣＧによる電界制御）を行う。ただし、ＰＩＮ構造ではＰ＋領域から１０μｍ程度の空乏化であるが、ＰＤＮ構造ではＤ領域のほぼ全域が空乏化され、それだけ受光感度を有する面積が広いという利点がある。本実施形態では、ＰＩＮ構造、ＰＤＮ構造のいずれも採用可能である。
【００７３】
かかる構造の位置センサとしての薄膜フォトダイオードＰＤは、非可視光に感度、望ましくは感度ピークを持つように設計されている。
非可視光は、例えば、赤外光または紫外光を含む。なお、国際照明委員会（CIE：Commission International de 1' Eclairage）では、紫外光（これも非可視光の一例である。）と可視光との波長の境界は３６０ｎｍ〜４００ｎｍ、可視光と赤外光との波長の境界は７６０ｎｍ〜８３０ｎｍとしている。ただし、実用的には、３５０ｎｍ以下の波長を紫外光、７００ｎｍ以上の波長を赤外光としてもよい。ここでは非可視光の波長範囲を３５０ｎｍ以下、７００ｎｍ以上とする。ただし、本実施形態において、非可視光の波長の境界は、上記３６０ｎｍ〜４００ｎｍ、７６０ｎｍ〜８３０ｎｍの範囲内で任意に規定してよい。
【００７４】
非可視光として赤外光（ＩＲ光）を用いる場合、ＩＲ光に感度ピークをもつ薄膜フォトダイオードＰＤを構成する薄膜の半導体層３６は、可視光の受光素子のエネルギーバンドギャップ（例えば１．６ｅＶ）より小さい値をもつことが好ましい。例えば、価電子帯と伝導帯間のエネルギーバンドギャップが１．１ｅＶと可視光の受光素子のエネルギーバンドギャップ（例えば１．６ｅＶ）より小さい値をもつ多結晶シリコン、もしくは、結晶シリコンから形成することができる。
エネルギーバンドギャップＥｇは、Ｅｇ＝ｈν（ｈはプランク定数、ν＝１／λ（λは光の波長））より最適な値が算出される。
【００７５】
一方、アモルファスシリコン、または、微結晶シリコンから薄膜の半導体層３６を形成すると、それらの半導体材料はエネルギーバンドギャップ準位に分布を持つため、赤外線、紫外線に対しても、その受光能力（感度）をもつ。したがって、これらの半導体材料から形成した薄膜フォトダイオードＰＤは、可視光のみならず、赤外線、紫外線の非可視光においても受光能力を有し、これにより、可視光と非可視光の受光素子として利用可能となる。
【００７６】
以上から、本実施形態に好適に利用できる薄膜フォトダイオードＰＤは、その半導体層３６が、多結晶シリコン、微結晶シリコン、アモルファスシリコン、または、結晶シリコンから形成されることが好ましい。
いずれにしても、本実施形態における薄膜フォトダイオードＰＤは、可視光の受光のために設計されたフォトダイオードより赤外光または紫外光などの非可視光の吸収係数が大きくなるように半導体材料が選択され、設計されている。
【００７７】
ここで、図３を参照して、上記の薄膜フォトダイオードを備えた光センサ部の光検出動作を検討する。
薄膜フォトダイオードへの光照射により発生した電流を画素内の蓄積容量に蓄積し電圧変換後、アンプトランジスタＴＡで信号を増幅することで読み出す方法を採用すると、センサ信号感度（電圧）は、光電流×露光時間／電流蓄積容量で表現できる。
そのため、センサ信号感度を増加させるには、（１）光電流を増加させる、（２）露光時間を長くする、（３）電流蓄積容量を低減する、という方法が考えられる。
【００７８】
特に電流蓄積容量として素子の寄生容量を利用する場合には、デバイス構造により寄生容量を低減することにより、センサ信号感度電圧を改善することができる。
【００７９】
［薄膜フォトダイオードのレイアウト例］
カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋに接続する方向に垂直な方向におけるアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐとアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａに接続する方向に垂直な方向におけるカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎが異なるレイアウトとなっている。
【００８０】
上記の構成は、一方面側あるいは他方面側から見たときのアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとコントロールゲート３８の重なり領域の面積が、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋとコントロールゲート３８の重なり領域の面積と異なる構成とすることができる。
即ち、幅を狭めてコントロールゲート３８との重なり領域の面積が縮小されたアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａまたはカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋと、コントロールゲート３８間の寄生容量を低減することが可能となる。
【００８１】
ここで、上記の重なり領域を考慮する場合、低濃度半導体領域（Ｎ−領域）３６Ｎをカソード領域３６Ｋの一部としてよい。低濃度半導体領域（Ｎ−領域）３６Ｎの占有面積が非常に小さい場合及びＮ型不純物濃度が非常に低い場合などは、これを除いて考慮してもよい。以下においても同様である。
【００８２】
本実施形態においては、例えば、コントロールゲート３８がカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋに接続された構成となっている。ここで、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋに接続する方向に垂直な方向におけるアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐが、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａに接続する方向に垂直な方向におけるカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎより狭い構成とする。
【００８３】
上記の構成により、一方面側あるいは他方面側から見たときのアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとコントロールゲート３８の重なり領域の面積が、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋとコントロールゲート３８の重なり領域の面積より小さい構成とすることができる。これにより、コントロールゲート３８とアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ間の寄生容量Ｃｇｐを縮小することができる。
【００８４】
特に、薄膜フォトダイオードＰＤにおいて、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐ／カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎの比Ｒ１が０．３≦Ｒ１＜１の範囲であることが好ましい。
上記の範囲とすることが好ましい理由については、後述に実施例において説明する。
【００８５】
あるいは、図示のフォトダイオードとは異なり、コントロールゲート３８がアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａに接続された構成である場合には、以下のような構成とする。即ち、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋに接続する方向に垂直な方向におけるアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐが、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａに接続する方向に垂直な方向におけるカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎより広い構成とする。
【００８６】
上記の構成により、一方面側あるいは他方面側から見たときのアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとコントロールゲート３８の重なり領域の面積が、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋとコントロールゲート３８の重なり領域の面積より大きい構成とする。これにより、上記のようにコントロールゲート３８とカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ間の寄生容量Ｃｇｎを縮小することができる。
【００８７】
特に、薄膜フォトダイオードＰＤにおいて、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎ／アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐの比Ｒ２が０．３≦Ｒ２＜１の範囲であることが好ましい。
上記の範囲とすることが好ましい理由については、後述に実施例において説明する。
【００８８】
［カソード領域とゲート電極の接続］
図６（ａ）は、上記の薄膜フォトダイオードとコントロールゲートに存在する寄生容量を示す回路図である。
薄膜フォトダイオードとコントロールゲートには、以下の寄生容量が存在する。
（１）コントロールゲート３８とアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ間の寄生容量Ｃｇｐ
（２）コントロールゲート３８とカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ間の寄生容量Ｃｇｎ
（３）アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ間の接合の寄生容量Ｃｊｎｃ
【００８９】
上記のように、コントロールゲート３８がカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋに接続している場合、図６（ａ）の回路図は、図６（ｂ）に示す構成となる。
即ち、コントロールゲート３８とカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ間の寄生容量Ｃｇｎが見かけ上存在しなくなる。即ち、上記の電流蓄積容量は、コントロールゲート３８とアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ間の寄生容量Ｃｇｐと、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ間の接合の寄生容量Ｃｊｎｃの和で表される。
【００９０】
反対に、コントロールゲート３８がアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａに接続している場合、コントロールゲート３８とアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ間の寄生容量Ｃｇｐが見かけ上存在しなくなる。即ち、上記の電流蓄積容量は、コントロールゲート３８とカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ間の寄生容量Ｃｇｎと、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ間の接合の寄生容量Ｃｊｎｃの和で表される。
【００９１】
上記のように、コントロールゲート３８がカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋまたはアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａに接続している構成とすることで、寄生容量Ｃｇｎまたは寄生容量Ｃｇｐが見かけ上存在しなくなる。これにより寄生容量を低減することにより、センサ信号感度電圧を改善することができる。
【００９２】
ここで、上記のように、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋのうち、コントロールゲート３８との間に構成される寄生容量、即ち、上記の寄生容量ＣｇｐとＣｇｎの容量値が大きいほうに、コントロールゲート３８が接続されていることが好ましい。寄生容量ＣｇｐとＣｇｎのうちより大きい容量を見かけ上存在しない状態として、寄生容量低減の効果を高めることができる。
【００９３】
上記の薄膜フォトダイオードＰＤは、絶縁膜（ゲート絶縁膜５０）を介して対向するＰ型半導体領域（アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ）と金属膜（コントロールゲート３８）により構成される寄生容量Ｃｇｐを有する。また、絶縁膜（ゲート絶縁膜５０）を介して対向するＮ型半導体領域（カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ）と金属膜（コントロールゲート３８）により構成される寄生容量Ｃｇｎを有する。
【００９４】
本実施形態においては、一方面側あるいは他方面側から見たときのアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとコントロールゲート３８の重なり領域の面積が、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋとコントロールゲート３８の重なり領域の面積と異なる構成である。これにより、寄生容量Ｃｇｐの容量値が寄生容量Ｃｇｎの容量値と異なる構成となっている。
これにより、従来の構成の薄膜フォトダイオードに対して寄生容量を低減した構成、即ち、電流蓄積容量を低減した構成となっている。
【００９５】
さらに、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋのうち、ゲート絶縁膜５０を介して対向するコントロールゲート３８との間に構成される寄生容量、即ち、上記の寄生容量ＣｇｐとＣｇｎの容量値が大きいほうに、コントロールゲート３８が接続されている。
寄生容量ＣｇｐとＣｇｎのうちのより容量の大きい寄生容量を見かけ上存在しない状態とすることができ、寄生容量をさらに低減することができ、即ち、電流蓄積容量をさらに低減することができる。
【００９６】
本実施形態に係る薄膜フォトダイオードを有する光センサ部を備えた液晶表示装置によれば、上記のように寄生容量である電流蓄積容量を低減することにより、センサ信号感度を増加させることができる。
【００９７】
上記の構成において、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐが変動すると感度への影響が生じることがあるので、十分に検討して設計することが重要である。
【００９８】
［センサの感度の改善と飽和特性の改善］
ところで、上記のように薄膜フォトダイオードの寄生容量を低減して光センサ部の感度増加させた場合、センサの飽和特性に影響が出てくる。
本実施形態においては、以下のように、薄膜フォトダイオードＰＤに入射する光の成分を精査し、薄膜フォトダイオードの動作から、検出したい光を可能な限り薄膜フォトダイオードに入射させることでセンサの感度の改善と飽和特性の改善の両立を図る。
【００９９】
上記の非可視光に感度をもつ薄膜フォトダイオードＰＤは、被検出物には到達することなく液晶パネル２００内で繰り返す反射によって薄膜フォトダイオードＰＤ側に回り込む“迷光”によりＳ／Ｎ比が低下しやすくなっている。
【０１００】
例えば、薄膜フォトダイオードに入射される光は次にように区別される。
（１）偏向板空気界面で反射して薄膜フォトダイオードに入る光ノイズ、（２）バックライトが金属配線に薄膜フォトダイオードに入る光ノイズ、（３）バックライトが直接薄膜フォトダイオードに入る光ノイズ、（４）バックライト光が指から反射した光信号。
【０１０１】
上記のように、バックライトからの非可視光が、ＶＤＤ線３１、ＶＳＳ線３２、検出線３５などの配線（但し、透明電極を除く）やコントロールゲート３８などの電極に当たって反射すると、非可視光のパネル前面側に到達する光量が減少する。さらにこれだけでなく、パネル前面側に到達する前に薄膜フォトダイオードＰＤ側に迷光として戻されて、ノイズ成分として受光されてしまう。
【０１０２】
ここで、薄膜フォトダイオードの動作を考えると、コントロールゲート３８をカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋに接続する場合、アノード領域（Ｐ＋領域）３６ＡとＩ領域３６Ｉの境界付近で空乏層が形成されるため、その領域での光感度が高くなる。
そこで、バックライトからの迷光がＩ領域３６Ｉ領域へ入らないようにすることが、薄膜フォトダイオードＰＤの光感度が高い部分への迷光の入射を抑制し、Ｓ／Ｎ比を改善してダイナミックレンジを拡大することにつながる。
【０１０３】
本実施形態の薄膜フォトダイオードに備えられたコントロールゲート３８は金属膜であり、バックライト側からの迷光の入射を妨げることが可能となっている。
即ち、薄膜フォトダイオードＰＤの光感度が高い部分の下方にコントロールゲート３８をレイアウトすることで、迷光の入射を抑制することができる。
【０１０４】
特に、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａのカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ側の端部とコントロールゲート３８のアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ側の端部の距離Ｄが、１．５μｍ以上３．０μｍ以下の範囲であることが好ましい。
【０１０５】
また、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋのアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ側の端部とコントロールゲート３８のカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ側の端部の距離が、１．５μｍ以上３．０μｍ以下の範囲であることが好ましい。
上記の範囲とすることが好ましい理由については、後述に実施例において説明する。
【０１０６】
［動作］
次に、液晶表示装置１００の概略的な動作の一例を説明する。
画素領域において、液晶パネル２００の背面側にバックライト３００が設置されている。バックライト３００からの照明光は、第１の偏光板２０６、ＴＦＴアレイ基板２０１、液晶層２０３、カラーフィルタ２０４、カラーフィルタ基板２０２、及び、第２の偏光板２０７を透過して、画面表示のために前面から出射する。
【０１０７】
この透過の過程で、第１の偏光板２０６の透過時に透過光が第１の方向に偏光される。液晶層２０３内を光が透過する間に、液晶分子の光学異方性の効果により透過光の偏光方向が液晶の分子配列方向にそって所定角度変化する。第２の偏光板２０７の透過時に、透過光が上記第１の方向と所定の角度ずれた第２の方向に偏光される。
【０１０８】
この３度の偏光作用のうち、液晶層２０３を透過中の偏光角度は、入力される映像信号の電位に応じて液晶層２０３に印加する電界強度を制御することによって、画素ごとに独立に変化する。このため各画素を通過する光は、映像信号の電位に応じた明るさに変化する変調を受けて液晶パネル２００から出射され、所定の画像表示に供せられる。
【０１０９】
一方、センサ領域において光センサ部を通過する光は、画素を透過する光のような、電気信号による変調を受けることなく、そのまま液晶パネル２００から出射される。
【０１１０】
画像表示の途中で、例えばアプリケーションに応じて表示コンテンツに、ユーザ指示を促す場合があり、このような場合、ユーザが指またはスタイラスペンなどで表示画面を軽くタッチする。
指またはスタイラスペンなどの被検出物が表示画面に接触または近接すると、液晶パネル２００から出射される光が、被検出物で反射され液晶パネル２００内に戻される。この戻された光（反射光）は、液晶パネル２００内の層界面や配線などの反射物で屈折や反射を繰り返すため、一般に、反射光は液晶パネル２００で広がって進む。よって、被検出物の大きさにもよるが、反射光は、複数の光センサ部１の少なくとも１つに到達する。
【０１１１】
光センサ部１に到達した反射光のうち、所定の逆バイアスが印加された薄膜フォトダイオードＰＤに反射光の一部が入射すると、薄膜フォトダイオードＰＤが光電変換を行って光電荷が発生する。光電荷はアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａなどが構成する電流蓄積容量であるストレージノードＳＮに蓄積され、これに接続されたアンプトランジスタＴＡを介して出力する。このときの電荷量は受光量に比例した受光データを表す。受光データ（電荷量）は、図３（ｂ）に示す読み出し回路の検出線３５から検出電位Ｖdetまたは検出電流Ｉdetとなって出力される。
【０１１２】
検出電位Ｖdetまたは検出電流Ｉdetは、図２に示すスイッチアレイ(ＳＥＬ.ＳＷ.)１４によってセンサドライバ１３側に送られ、ここで受光データとして収集され、さらに図１に示すデータ処理部４００内の位置検出部４０２に入力される。位置検出部４０２または制御部４０１は、検出電位Ｖdetまたは検出電流Ｉdetごとの行と列のアドレスの組を液晶パネル２００側から順次、リアルタイムに入力している。このためデータ処理部４００内で、不図示のメモリに、被検出物のパネル内位置情報（検出電位Ｖdetまたは検出電流Ｉdet）が行と列方向のアドレス情報と関連付けられて当該メモリに蓄えられる。
【０１１３】
液晶表示装置１００は、メモリ内の情報に基づいて、被検出物の位置情報と表示情報と重ね合わせることにより、「ユーザが表示情報に基づいた指示を指またはスタイラスペンなどを用いて行った」ことが判別できる。あるいは、「ユーザがスタイラスペンなどを表示画面上で移動させることにより所定の情報を入力した」ことが判別できる。つまり、液晶表示装置１００は、タッチパネルを液晶パネル２００に付加した場合と同様な機能を、タッチパネルを付加していない薄型の表示パネルにより実現することができている。このような表示パネルを、「インセルタッチパネル」と称する。
【０１１４】
［薄膜フォトダイオードの形成方法］
次に、本実施形態に係る液晶表示装置の光センサ部に備えられる薄膜フォトダイオードの形成方法について説明する。
図７（ａ）は薄膜フォトダイオードの形成方法の形成工程を示す平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
例えば、ＴＦＴアレイ基板２０１上に、スパッタリング法などによりモリブデンなどの金属膜を形成し、コントロースゲートのパターンにパターン加工して、コントロールゲート３８を形成する。
次に、例えば、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法などにより、窒化シリコン及び酸化シリコンを積層させ、ゲート絶縁膜５０を形成する。
次に、例えば、ＣＶＤ法などによりポリシリコンなどの半導体を堆積させ、薄膜フォトダイオードのパターンにパターン加工して、半導体層３６を形成する。半導体層３６は、導電性不純物をイオン注入されなければそのままＰＩＮダイオードの真性半導体領域となる半導体からなる。
【０１１５】
図８（ａ）は図７（ａ）及び（ｂ）に示す工程の続きの工程を示す平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
次に、例えば、塗布などにより半導体層３６の上層に全面にフォトレジスト膜を形成する。次に、ＴＦＴアレイ基板２０１の一方面（背面）側から全面に光を照射し、コントロールゲート３８をマスクとしてフォトレジスト膜を露光し、真性半導体領域とする部分を保護するパターンのレジストマスクＭ１をパターン形成する。
コントロールゲート３８をマスクとする露光により、レジストマスクＭ１はコントロールゲート３８に対して自己整合的にパターン形成することができる。
【０１１６】
図９（ａ）は図８（ａ）及び（ｂ）に示す工程の続きの工程を示す平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
次に、例えば、レジストマスクＭ１をマスクとしてＮ型の導電性不純物を低濃度にイオン注入し、Ｎ型導電性不純物を低濃度に含有する低濃度半導体領域３６Ｎを形成する。
このとき、レジストマスクＭ１で保護された部分はＩ領域（真性半導体領域）３６Ｉとなる。
【０１１７】
図１０（ａ）は図９（ａ）及び（ｂ）に示す工程の続きの工程を示す平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
次に、例えば、上記のレジストマスクＭ１を残したままで、フォトリソグラフィー工程により、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとなる領域を開口するパターンのレジストマスクＭ２をパターン形成する。ここで、レジストマスクＭ２はレジストマスクＭ１と一部が重なるパターンとして、レジストマスクＭ１とレジストマスクＭ２を合わせて、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ以外に部分を保護するパターンとする。
次に、例えば、レジストマスクＭ１及びレジストマスクＭ２をマスクとして、露出している部分の低濃度半導体領域３６ＮにＰ型の導電性不純物を高濃度にイオン注入し、Ｐ型導電性不純物を高濃度に含有するアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａを形成する。
アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの端部の位置は、レジストマスクＭ１により決められ、従って、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａはコントロールゲート３８に対して自己整合的に形成される。
【０１１８】
図１１（ａ）は図１０（ａ）及び（ｂ）に示す工程の続きの工程を示す平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
次に、例えば、レジストマスクＭ１及びレジストマスクＭ２を剥離し、フォトリソグラフィー工程により、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋとなる領域を開口するパターンのレジストマスクＭ３をパターン形成する。ここでは、カソード領域（Ｎ＋領域）３６ＫとＩ領域３６Ｉの間に低濃度半導体領域３６Ｎが残るように、低濃度半導体領域３６Ｎを所定の幅で保護するようにして形成する。
次に、例えば、レジストマスクＭ３をマスクとして、露出している部分の低濃度半導体領域３６ＮにＮ型の導電性不純物を高濃度にイオン注入し、Ｎ型導電性不純物を高濃度に含有するカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋを形成する。
【０１１９】
以降の工程としては、例えばレジストマスクＭ３を剥離する。次に、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ、Ｉ領域（真性半導体領域）３６Ｉ、低濃度半導体領域３６Ｎ及びカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋを含む半導体層３６の上層に全面に、例えばＣＶＤ法などにより第１層間絶縁膜５１を形成する。次に、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ及びカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋにそれぞれ達するコンタクトホールを開口し、コンタクトホール内に導電層を埋め込んでコンタクトプラグ５４を形成する。
以上のようにして、図５（ａ）及び（ｂ）に示すような本実施形態に係る液晶表示装置の光センサ部に備えられる薄膜フォトダイオードを形成することができる。
【０１２０】
＜変形例＞
図１２（ａ）はＰＩＮ構造の薄膜フォトダイオードＰＤの平面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
実質的に図５（ａ）及び（ｂ）に示す構成と同等のフォトダイオードである。カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋに接続する方向に垂直な方向におけるアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐが、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａに接続する方向に垂直な方向におけるカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎより狭くなっている。アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａのカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ側の端部近傍において、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎ（あるいはＩ領域（真性半導体領域）３６Ｉの幅）と同等の幅を有するアノード領域（Ｐ＋領域）部分３６ＡＷが設けられている。
アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐを狭くしたことに起因するアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ間に流れる光電流が小さくなるのを抑制できる。また、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐを狭くしたことによる感度増加の効果が目減りするのを抑制することができる。
【０１２１】
また、製造工程における界面位置の合わせずれの影響が図５（ａ）及び（ｂ）の構成より小さいという利点がある。
【０１２２】
＜実施例１＞
図５（ａ）及び（ｂ）に示す薄膜フォトダイオードとして、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐとカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎを同じ１００μｍとした従来例に係る薄膜フォトダイオードを作成した。
ここで、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋを短絡させて、ゲート端子から見えるゲート容量Ｃｇのコントロールゲートの印加電圧Ｖｇ依存性を調べた。ここでは、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ間に挟まれるように配置されたＩ領域３６Ｉの幅を、４．５μｍ（ａ）、５．５μｍ（ｂ）、６．５μｍ（ｃ）、７．５μｍ（ｄ）、８．５μｍ（ｅ）、９．５μｍ（ｆ）と変化させた。これらのコントロールゲート−カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの重なりと、コントロールゲート−アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの重なりは変化させていない。
【０１２３】
上記の結果を図１３に示す。
コントロールゲートに電圧を有る程度印加した場合には、Ｉ領域３６Ｉの幅が大きいほどゲート容量Ｃｇが大きくなったが、コントロールゲートの電圧を０Ｖとしたとき、Ｉ領域３６Ｉの幅によらず、ゲート容量Ｃｇは一定（約１５０ｆＦ）となった。
【０１２４】
図１４は、上記の結果から、（ａ）ゲート電圧１０Ｖ印加時のゲート容量Ｃｇと、（ｂ）ゲート電圧０Ｖ時のゲート容量Ｃｇの値を、それぞれＩ領域３６Ｉの幅Ｌに対してプロットした図である。
ゲート電圧１０Ｖ印加時は、Ｉ領域３６Ｉの幅が大きいほどゲート容量Ｃｇが大きくなる。
ゲート電圧０Ｖ時は、Ｉ領域３６Ｉの幅によらず、ゲート容量Ｃｇは一定（約１５０ｆＦ）となる。
【０１２５】
上記の結果において、Ｉ領域３６Ｉの幅が大きいほど増加するゲート容量はチャネル容量に相当する。Ｉ領域３６Ｉの幅によらず一定となるゲート容量Ｃｇは、コントロールゲート−カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの重なりと、コントロールゲート−アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの重なりによって決まる寄生容量によるためであると考えられる。
【０１２６】
＜実施例２＞
図５（ａ）及び（ｂ）に示す薄膜フォトダイオードにおいて、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎを１００μｍとし、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐを種々に変化させた薄膜フォトダイオードを作成し、寄生容量Ｃｐの変化を測定した。
【０１２７】
結果を図１５に示す。図中、ａはコントロールゲート３８から見た寄生容量であり、ｂはアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａから見た寄生容量である。
コントロールゲート３８から見た寄生容量成分、コントロールゲート３８とカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋを接続した場合のアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａから見た寄生容量成分は、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅の減少とともに低減する。即ち、寄生容量低減のためには、コントロールゲート３８−アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ間、コントロールゲート３８−カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ間の重なり量の低減が有効な手法となることが示された。
この場合、センサ信号感度（電圧）は上記のように光電流×露光時間／電流蓄積容量で示されることから、光電流が一定で、容量の低減を実現できたらセンサ感度の向上が可能となる。
【０１２８】
＜実施例３＞
実施例２と同じように、図５（ａ）及び（ｂ）に示す薄膜フォトダイオードにおいて、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎを１００μｍとし、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐを種々に変化させた薄膜フォトダイオードを作成した。得られた薄膜フォトダイオードの光電流Ｉｎｐの変化を測定した。
【０１２９】
結果を図１６に示す。光電流Ｉｎｐがアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐに比例する場合、データは図中の原点を通る点線上にプロットされるはずであるが、実際には、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐを狭くしても、比例する場合より大きな光電流が流れることがわかった。
即ち、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎとアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐ一方を狭くした場合、光電流は一定を取るとはいかなくても極端な低下を示さない。カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎまたはアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐを狭くすることが感度の向上に寄与することが可能であることが示された。
【０１３０】
＜実施例４＞
上記のように、センサ信号感度（電圧）は、光電流×露光時間／電流蓄積容量で表現できる。そこで、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎを１００μｍとし、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐを種々に変化させた薄膜フォトダイオードにおいて、露光時間一定として薄膜フォトダイオードの相対感度ＲＳ（相対値）を見積もった。
【０１３１】
結果を図１７に示す。アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐが狭くなると相対感度が大幅に増加することがわかる。
しかしながら、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐが小さくなりすぎると、実際に形成されたアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐに応じて感度が大きく変化してしまうことになる。
上記を考慮すると、センサ感度が増加し、かつ、感度のバラツキが大きくならない領域として、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎ（１００μｍ）に対して、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐを３０μｍ以上１００μｍ未満とすることが好ましい。
上記は換言すると、薄膜フォトダイオードＰＤにおいて、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐ／カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎの比Ｒ１が０．３≦Ｒ１＜１の範囲であることが好ましいことになる。
【０１３２】
＜実施例５＞
アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａのカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ側の端部とコントロールゲート３８のアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ側の端部の距離Ｄを種々に変化させた薄膜フォトダイオードについてのシミュレーションを行った。ここでは、バックライトからの光が配線などに反射して薄膜フォトダイオードに入射する、ノイズ成分に相当する相対光量ＲＬ（相対値）をシミュレーションにより求めた。
【０１３３】
結果を図１８に示す。距離Ｄを大きくするにつれて、相対光量ＲＬは小さくなっていくことがわかった。
ここで、図中に実際の光信号レベルＳＩＧを示す。距離Ｄが０．５μｍ以上とすることで、光信号レベルはノイズ成分以上の大きさとなることがわかった。
【０１３４】
＜実施例６＞
図５（ａ）及び（ｂ）に示す薄膜フォトダイオードにおいて、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎを１００μｍとし、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐ３０μｍとし、以下の見積もりを行った。
ここで、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａのカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ側の端部とコントロールゲート３８のアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ側の端部の距離Ｄを種々に変化させた。上記の薄膜フォトダイオードにおいて、露光時間一定として薄膜フォトダイオードの相対感度ＲＳ（相対値）を見積もった。
【０１３５】
結果を図１９に示す。距離Ｄを大きくするにつれて、相対感度ＲＳは小さくなっていくことがわかった。
アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａのカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ側の端部とコントロールゲート３８のアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ側の端部の距離Ｄを１．５μｍ以上３．０μｍ以下の範囲ＲＧとすることが好ましい。これにより、センサ感度とバラツキの安定性を実現することができる。
【０１３６】
＜実施例７＞
図５（ａ）及び（ｂ）に示す薄膜フォトダイオードにおいて、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎを１００μｍとし、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐ３０μｍとし、以下の見積もりを行った。
ここで、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａのカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ側の端部とコントロールゲート３８のアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ側の端部の距離Ｄを種々に変化させた。上記の薄膜フォトダイオードにおいて、光センサ部の信号が飽和する光量ＬＳＡＴ（相対値）を見積もった。
結果を図２０に示す。アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａのカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ側の端部とコントロールゲート３８のアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ側の端部の距離Ｄを１．５μｍ以上３．０μｍ以下の範囲に設定することが好ましい。これにより、Ｄ＝−０．２μｍの場合と比較して飽和特性が２．５倍に改善していることがわかった。
これにより、センサの感度特性とともに、ダイナミックレンジがともに改善されていることがわかった。
【０１３７】
本実施形態及びその変形例によれば、表示部（基板）のセンサ領域に形成される薄膜フォトダイオードにおいて、Ｐ型半導体領域の幅とＮ型半導体領域の幅が異なっている。これにより、薄膜フォトダイオードと金属膜間の寄生容量を縮小してセンサの検出感度を向上させ、また、センサの飽和特性を改善することができる。
【０１３８】
＜第２実施形態＞
図２１（ａ）は本実施形態におけるＰＩＮ構造の薄膜フォトダイオードＰＤの平面図であり、図２１（ｂ）は図２１（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。図２１（ｂ）においては、ＶＤＤ線３１などの配線及び第２層間絶縁膜５２より上層の構成は省略している。薄膜フォトダイオードＰＤの構成を除いて、本実施形態の表示装置は第１実施形態と同様の構成である。
【０１３９】
例えば、ＴＦＴアレイ基板２０１上に「金属膜」からなるコントロールゲート３８が形成され、その上層に２層のゲート絶縁膜５０が形成され、その上層に半導体層３６が形成されている。
半導体層２６は、図２１（ａ）に示すパターン形状を有する。即ち、Ｐ＋領域（Ｐ型半導体領域）からなるアノード領域３６Ａ、Ｉ領域（真性半導体領域）３６Ｉ、低濃度半導体領域である低濃度半導体領域（Ｎ−領域）３６Ｎ、Ｎ＋領域（Ｎ型半導体領域）からなるカソード領域３６Ｋがそれぞれレイアウトされている。このように、低濃度半導体領域を有するＰＩＮ構造の薄膜フォトダイオードが構成されている。
カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋに接続する方向に垂直な方向におけるアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐとアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａに接続する方向に垂直な方向におけるカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎが異なるレイアウトとなっている。
また、上記の各領域に対するコントロールゲート３８のレイアウトは図２１（ａ）に示すとおりである。
【０１４０】
ここで、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａは、コントロールゲート３８との重なり領域の外部において、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋに接続する方向に垂直な方向に延伸する延伸部３６ＡＬが設けられている。
また、上記のフォトダイオードを被覆して第１層間絶縁膜５１が形成されており、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋに達するコンタクトホールＣＴを介してコンタクトプラグ５４に接続されている。アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａに対するコンタクトホールは、上記の延伸部３６ＡＬにおいて設けられている。
【０１４１】
本実施形態においては、一方面側あるいは他方面側から見たときのアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとコントロールゲート３８の重なり領域の面積が、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋとコントロールゲート３８の重なり領域の面積と異なる構成である。これにより、寄生容量Ｃｇｐの容量値が寄生容量Ｃｇｎの容量値と異なる構成となっている。
これにより、従来の構成の薄膜フォトダイオードに対して寄生容量を低減した構成、即ち、電流蓄積容量を低減した構成となっている。
【０１４２】
さらに、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋのうち、ゲート絶縁膜５０を介して対向するコントロールゲート３８との間に構成される寄生容量、即ち、上記の寄生容量ＣｇｐとＣｇｎの容量値が大きいほうに、コントロールゲート３８が接続されていることが好ましい。本実施形態においては、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋにコントロールゲート３８が接続されている。
寄生容量ＣｇｐとＣｇｎのうちのより容量の大きい寄生容量を見かけ上存在しない状態とすることができ、寄生容量をさらに低減することができ、即ち、電流蓄積容量をさらに低減することができる。
【０１４３】
本実施形態に係る薄膜フォトダイオードを有する光センサ部を備えた液晶表示装置によれば、上記のように寄生容量である電流蓄積容量を低減することにより、センサ信号感度を増加させることができる。
【０１４４】
本実施形態の薄膜フォトダイオードにおいて、コントロールゲート３８との重なり領域の外部におけるアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの構造は基本的に任意である。
一方、後述の理由により、上記の延伸部３６ＡＬは設けないか、できるだけ短くするほうが好ましいが、コンタクトホールの開口領域になんらかの制限がある場合などに適用できる。
【０１４５】
＜実施例８＞
第１実施形態に係る表示装置の薄膜フォトダイオードと、第２実施形態に係る表示装置の薄膜フォトダイオードを作成した。ここで、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎを１００μｍとし、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐを種々に変化させた。これらの寄生容量の変化を測定した。
【０１４６】
結果を図２２に示す。図中、ａは第１実施形態の構成の薄膜フォトダイオードにおけるアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａから見た寄生容量であり、ｂは第２実施形態の構成の薄膜フォトダイオードにおけるアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａから見た寄生容量である。
アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐを狭めたときの寄生容量の低減可能な大きさが、第１実施形態の構成の薄膜フォトダイオードのほうが大きく、電流蓄積容量の低減によるセンサ信号感度増加のためには第１実施形態の構成のほうが好ましい。
【０１４７】
＜第３実施形態＞
図２３（ａ）は本実施形態におけるＰＩＮ構造の薄膜フォトダイオードＰＤの平面図であり、図２３（ｂ）は図２３（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。図２３（ｂ）においては、ＶＤＤ線３１などの配線及び第２層間絶縁膜５２より上層の構成は省略している。薄膜フォトダイオードＰＤの構成を除いて、本実施形態の表示装置は第１実施形態と同様の構成である。
【０１４８】
例えば、ＴＦＴアレイ基板２０１上に「金属膜」からなるコントロールゲート３８が形成され、その上層に２層のゲート絶縁膜５０が形成され、その上層に半導体層３６が形成されている。
半導体層２６は、図２３（ａ）に示すパターン形状を有する。即ち、Ｐ＋領域（Ｐ型半導体領域）からなるアノード領域３６Ａ、Ｉ領域（真性半導体領域）３６Ｉ、低濃度半導体領域である低濃度半導体領域（Ｎ−領域）３６Ｎ、Ｎ＋領域（Ｎ型半導体領域）からなるカソード領域３６Ｋがそれぞれレイアウトされている。このように、低濃度半導体領域を有するＰＩＮ構造の薄膜フォトダイオードが構成されている。
カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋに接続する方向に垂直な方向におけるアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐとアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａに接続する方向に垂直な方向におけるカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎが異なるレイアウトとなっている。
また、上記の各領域に対するコントロールゲート３８のレイアウトは図２１（ａ）に示すとおりである。
また、上記のフォトダイオードを被覆して第１層間絶縁膜５１が形成されており、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋに達するコンタクトホールＣＴを介してコンタクトプラグ５４に接続されている。
【０１４９】
ここで、Ｉ領域３６Ｉのアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ側の端部近傍において、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐと同等の幅を有するＩ領域部分３６ＩＷが設けられている。
【０１５０】
本実施形態においては第１実施形態と同様に、一方面側あるいは他方面側から見たときのアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとコントロールゲート３８の重なり領域の面積が、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋとコントロールゲート３８の重なり領域の面積と異なる。これにより、寄生容量Ｃｇｐの容量値が寄生容量Ｃｇｎの容量値と異なる構成となっている。
これにより、従来の構成の薄膜フォトダイオードに対して寄生容量を低減した構成、即ち、電流蓄積容量を低減した構成となっている。
【０１５１】
さらに、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋのうち、ゲート絶縁膜５０を介して対向するコントロールゲート３８との間に構成される寄生容量の容量値が大きいほうに、コントロールゲート３８が接続されていることが好ましい。即ち、上記の寄生容量ＣｇｐとＣｇｎの容量値が大きいほうに、コントロールゲート３８が接続されていることが好ましい。本実施形態においては、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋにコントロールゲート３８が接続されている。
寄生容量ＣｇｐとＣｇｎのうちのより容量の大きい寄生容量を見かけ上存在しない状態とすることができ、寄生容量をさらに低減することができ、即ち、電流蓄積容量をさらに低減することができる。
【０１５２】
本実施形態に係る薄膜フォトダイオードを有する光センサ部を備えた液晶表示装置によれば、上記のように寄生容量である電流蓄積容量を低減することにより、センサ信号感度を増加させることができる。
【０１５３】
特に、本実施形態に係る薄膜フォトダイオードは、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとコントロールゲート３８の重なり領域の面積が第１実施形態の薄膜フォトダイオードよりも狭められているので、寄生容量Ｃｇｐが第１実施形態より低減されている。
また、Ｉ領域３６Ｉとアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの界面が幅Ｗｐの部分に設けられているので、製造工程における界面位置の合わせずれの影響が第１実施形態より小さいという利点がある。
【０１５４】
上記の構成において、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐが変動すると感度への影響が生じることがあるので、十分に検討して設計することが重要である。
また、Ｉ領域３６Ｉに幅Ｗｐの領域が設けられたことで、第１実施形態よりも再結合によるロスが大きくなる可能性がある。ロスが大きい場合には、Ｉ領域部分３６ＩＷの面積を小さくして、影響が小さい範囲で検討することが重要になる。
【０１５５】
＜第４実施形態＞
図２４（ａ）は本実施形態におけるＰＩＮ構造の薄膜フォトダイオードＰＤの平面図であり、図２４（ｂ）は図２４（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。図２４（ｂ）においては、ＶＤＤ線３１などの配線及び第２層間絶縁膜５２より上層の構成は省略している。薄膜フォトダイオードＰＤの構成を除いて、本実施形態の表示装置は第１実施形態と同様の構成である。
【０１５６】
例えば、ＴＦＴアレイ基板２０１上に「金属膜」からなるコントロールゲート３８が形成され、その上層に２層のゲート絶縁膜５０が形成され、その上層に半導体層３６が形成されている。
半導体層２６は、図２４（ａ）に示すパターン形状を有する。即ち、Ｐ＋領域（Ｐ型半導体領域）からなるアノード領域３６Ａ、Ｉ領域（真性半導体領域）３６Ｉ、低濃度半導体領域である低濃度半導体領域（Ｎ−領域）３６Ｎ、Ｎ＋領域（Ｎ型半導体領域）からなるカソード領域３６Ｋがそれぞれレイアウトされている。このように、低濃度半導体領域を有するＰＩＮ構造の薄膜フォトダイオードが構成されている。
また、上記のフォトダイオードを被覆して第１層間絶縁膜５１が形成されており、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋに達するコンタクトホールＣＴを介してコンタクトプラグ５４に接続されている。
【０１５７】
ここで、一方面側あるいは他方面側から見たときのアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとコントロールゲート３８の重なりの幅Ｌｐが、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋとコントロールゲート３８の重なりの幅Ｌｎより狭く設けられている。
これにより第１実施形態と同様に、一方面側あるいは他方面側から見たときのアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとコントロールゲート３８の重なり領域の面積が、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋとコントロールゲート３８の重なり領域の面積と異なる構成である。これにより、寄生容量Ｃｇｐの容量値が寄生容量Ｃｇｎの容量値と異なる構成となっている。
これにより、従来の構成の薄膜フォトダイオードに対して寄生容量を低減した構成、即ち、電流蓄積容量を低減した構成となっている。
【０１５８】
さらに、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋのうち、ゲート絶縁膜５０を介して対向するコントロールゲート３８との間に構成される寄生容量にコントロールゲート３８が接続されていることが好ましい。即ち、上記の寄生容量ＣｇｐとＣｇｎの容量値が大きいほうに、コントロールゲート３８が接続されていることが好ましい。本実施形態においては、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋにコントロールゲート３８が接続されている。
寄生容量ＣｇｐとＣｇｎのうちのより容量の大きい寄生容量を見かけ上存在しない状態とすることができ、寄生容量をさらに低減することができ、即ち、電流蓄積容量をさらに低減することができる。
【０１５９】
本実施形態に係る薄膜フォトダイオードを有する光センサ部を備えた液晶表示装置によれば、上記のように寄生容量である電流蓄積容量を低減することにより、センサ信号感度を増加させることができる。
【０１６０】
特に、本実施形態に係る薄膜フォトダイオードは、第１実施形態よりも再結合によるロスが小さくなるという利点がある。
アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐが変動したときの感度への影響も第１実施形態より小さくなる。
また、Ｉ領域３６Ｉとアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの界面が幅Ｗｐの部分に設けられているので、製造工程における界面位置の合わせずれの影響が第１実施形態より小さいという利点がある。
【０１６１】
＜実施例９＞
カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎとアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐが同一である、第４実施形態に係る表示装置の薄膜フォトダイオードにおいて、この幅（Ｗ長）を種々に変化させた薄膜フォトダイオードを作成した。ここで、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａとコントロールゲート３８の重なりの幅Ｌｐ、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋとコントロールゲート３８の重なりの幅Ｌｎとしては、それぞれ、０．５μｍ、１．５μｍとした。
上記の薄膜フォトダイオードにおいて、Ｗ長を変えたときのコントロールゲート３８とアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ間の寄生容量Ｃｇｐ、コントロールゲート３８とカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ間の寄生容量Ｃｇｎの変化を測定した。
【０１６２】
結果を図２５に示す。
Ｃｇｐ，Ｃｇｎとも、Ｗ長が大きくなると大きくなるが、Ｃｇｎの方がＷ長に対する傾きが大きく、Ｗ長が大きいほどＣｇｎがＣｇｐより大きくなる。
ここで、第４実施形態に示すように、コントロールゲート３８とカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ間を接続することで、より小さい寄生容量であるＣｇｐのみが存在する状態となる。これにより、寄生容量をさらに低減し、電流蓄積容量の低減によるセンサ信号感度増加を実現できる。
【０１６３】
＜第５実施形態＞
［表示装置の適用製品例］
実施形態及びその変形例は、以下の各種製品の文字や画像の表示部品と適用できる。
例えば、テレビジョン受像装置、パーソナルコンピュータなどのモニタ装置、携帯電話、ゲーム機、ＰＤＡなどの映像再生機能を持つモバイル機器、スチルカメラやビデオカメラなどの撮影装置、カーナビゲーション装置などの車載機器などに適用可能である。
また、非可視光として赤外線を使用する場合、人間の体温の分布を赤外線として検知することが可能となる。このため、人の指の静脈認証における赤外線の有効利用に本発明が適用できる。
この場合、液晶パネル２００に変えてバックライトからの光を透過する静脈認証パネルを備え、静脈認証パネルの表面に人の指が接触した状態で赤外線をバックライトから照射し、反射した赤外線に基づいて静脈認証を行う手段を備える。
【０１６４】
＜第１適用例＞
図２６は第１適用例となるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル１０２やフィルターガラス１０３等から構成される映像表示画面部１０１を含み、その映像表示画面部１０１に上記の表示装置を適用可能である。
【０１６５】
＜第２適用例＞
図２７（ａ）及び（ｂ）は第２適用例となるデジタルカメラを示す図であり、図２７（ａ）は表側から見た斜視図、図２７（ｂ）は裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部１１１、表示部１１２、メニュースイッチ１１３、シャッターボタン１１４等を含み、その表示部１１２に上記の表示装置を適用可能である。
【０１６６】
＜第３適用例＞
図２８は第３適用例となるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体１２１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード１２２、画像を表示する表示部１２３等を含み、その表示部１２３に上記の表示装置を適用可能である。
【０１６７】
＜第４適用例＞
図２９は第４適用例となるビデオカメラを示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部１３１、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ１３２、撮影時のスタート／ストップスイッチ１３３、表示部１３４等を含み、その表示部１３４に上記の表示装置を適用可能である。
【０１６８】
＜第５適用例＞
図３０（ａ）〜（ｅ）は第５適用例となる携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図である。図３０（ａ）は開いた状態での正面図、図３０（ｂ）はその側面図、図３０（ｃ）は閉じた状態での正面図、図３０（ｄ）は左側面図、図３０（ｅ）は右側面図、図３０（Ｆ）は上面図、図３０（ｇ）は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体１４１、下側筐体１４２、連結部（ここではヒンジ部）１４３、ディスプレイ１４４、サブディスプレイ１４５、ピクチャーライト１４６、カメラ１４７等を含む。上記のディスプレイ１４４やサブディスプレイ１４５に上記の表示装置を適用可能である。
【０１６９】
本実施形態に関わる表示装置は、以上の説明に限定されない。
例えば、上記の実施形態において、コントロールゲートをカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ側に接続し、アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅をカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋより狭くしているが、これに限定されない。例えば、コントロールゲートをアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ側に接続し、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅をアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａより狭くする実施形態も可能である。
この場合、上記と同様の理由により、薄膜フォトダイオードＰＤにおいて、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋの幅Ｗｎ／アノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａの幅Ｗｐの比Ｒ２が０．３≦Ｒ２＜１の範囲であることが好ましい。
また、上記と同様の理由により、カソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋのアノード領域（Ｐ＋領域）３６Ａ側の端部とコントロールゲート３８のカソード領域（Ｎ＋領域）３６Ｋ側の端部の距離が、１．５μｍ以上３．０μｍ以下の範囲であることが好ましい。
また、上記の実施形態においては液晶表示装置について説明しているが、これに限らず、有機ＥＬ表示装置や、Ｅ−Ｐａｐｅｒなどの表示装置に適用することも可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１７０】
【図１】図１は本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の概略的な全体構成図である。
【図２】図２は本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置内の駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置に備えられる光センサ部の平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のパターンに対応する光センサ部の等価回路図である。
【図４】図４は本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置に備えられる光センサ部とＦＦＳ方式の液晶の画素(ＰＩＸ)の一部とを概略的に示す断面図である。
【図５】図５（ａ）は本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置に備えられるＰＩＮ構造のフォトダイオードの平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【図６】図６（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る薄膜フォトダイオードとコントロールゲートに存在する寄生容量を示す回路図である。
【図７】図７（ａ）は本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置に備えられる薄膜フォトダイオードの形成方法の形成工程を示す平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【図８】図８（ａ）は図７（ａ）及び（ｂ）に示す工程の続きの工程を示す平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【図９】図９（ａ）は図８（ａ）及び（ｂ）に示す工程の続きの工程を示す平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は図９（ａ）及び（ｂ）に示す工程の続きの工程を示す平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は図１０（ａ）及び（ｂ）に示す工程の続きの工程を示す平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【図１２】図１２（ａ）は本発明の実施形態の変形例に係る液晶表示装置に備えられるＰＩＮ構造のフォトダイオードの平面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【図１３】図１３は実施例１に係るゲート端子から見えるゲート容量のコントロールゲートの印加電圧依存性を示す図である。
【図１４】図１４は図１３の結果をプロットした説明図である。
【図１５】図１５は実施例２に係る寄生容量のアノード領域幅依存性を示す図である。
【図１６】図１６は実施例３に係る光電流のアノード領域幅依存性を示す図である。
【図１７】図１７は実施例４に係る相対感度のアノード領域幅依存性を示す図である。
【図１８】図１８は実施例５に係るノイズ成分に相当する相対光量のアノード領域端部とコントロールゲート端部の距離依存性を示す図である。
【図１９】図１９は実施例６に係る相対感度のアノード領域端部とコントロールゲート端部の距離依存性を示す図である。
【図２０】図２０は実施例７に係る光センサ部の信号が飽和する光量のアノード領域端部とコントロールゲート端部の距離依存性を示す図である。
【図２１】図２１（ａ）は本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置に備えられるＰＩＮ構造のフォトダイオードの平面図であり、図２１（ｂ）は図２１（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【図２２】図２２は実施例８に係るアノード領域（Ｐ＋領域）から見た寄生容量のアノード領域（Ｐ＋領域）の幅Ｗｐ依存性を示す。
【図２３】図２３（ａ）は本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置に備えられるＰＩＮ構造のフォトダイオードの平面図であり、図２３（ｂ）は図２３（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【図２４】図２４（ａ）は本発明の第４実施形態に係る液晶表示装置に備えられるＰＩＮ構造のフォトダイオードの平面図であり、図２４（ｂ）は図２４（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【図２５】図２５は実施例９に係る寄生容量Ｃｇｐ，ＣｇｎのＷ長依存性を示すグラフである。
【図２６】図２６は本発明の第５実施形態に係る第１適用例となるテレビを示す斜視図である。
【図２７】図２７は本発明の第５実施形態に係る第２適用例となるデジタルカメラを示す図であり、図２７（ａ）は表側から見た斜視図、図２７（ｂ）は裏側から見た斜視図である。
【図２８】図２８は本発明の第５実施形態に係る第３適用例となるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。
【図２９】図２９は本発明の第５実施形態に係る第４適用例となるビデオカメラを示す斜視図である。
【図３０】図３０（ａ）〜（ｅ）は本発明の第５実施形態に係る第５適用例となる携帯電話機を示す図である。図３０（ａ）は開いた状態での正面図、図３０（ｂ）はその側面図、図３０（ｃ）は閉じた状態での正面図、図３０（ｄ）は左側面図、図３０（ｅ）は右側面図、図３０（ｆ）は上面図、図３０（ｇ）は下面図である。
【符号の説明】
【０１７１】
１…光センサ部、１０…表示部、１１…垂直ドライバ、１２…ディスプレイドライバ、１３…センサドライバ、１４…選択スイッチアレイ、１５…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１２…選択スイッチ、１３…垂直ドライバ、１４…ディスプレイドライバ、１５…センサドライバ、２１Ｋ…ブラックマトリクス、３１…ＶＤＤ線、３２…ＶＳＳ線、３３…リセット線、３４…リード制御線、３５…検出線、３６…半導体層、３６Ａ…アノード領域、３６ＡＬ…延伸部、３６ＡＷ…アノード領域部分、３６Ｉ…Ｉ領域（真性半導体領域）、３６ＩＷ…Ｉ領域部分、３６Ｎ…低濃度半導体領域、３６Ｋ…カソード領域、３７…配線、３８…コントロールゲート、３９…配線、１００…液晶表示装置、１０１…映像表示画面部、１０２…フロントパネル、１０３…フィルターガラス、１１１…発光部、１１２…表示部、１１３…メニュースイッチ、１１４…シャッターボタン、１２１…本体、１２２…キーボード、１２３…表示部、１３１…本体部、１３２…レンズ、１３３…スタート／ストップスイッチ、１３４…表示部、１４１…上部筐体、１４２…下部筐体、１４３…連結部、１４４…ディスプレイ、１４５…サブディスプレイ、１４６…ピクチャーライト、１４７…カメラ、２００…液晶パネル、２０１…ＴＦＴアレイ基板、２０２…カラーフィルタ基板、２０３…液晶層、２０４…カラーフィルタ、３００…バックライト、４００…データ処理部、４０１…制御部、４０２…位置検出部、ＰＡ…有効表示領域、ＰＡ１…画素領域、ＰＡ２…センサ領域、ＣＡ…周辺領域、ＰＩＸ…画素、ＰＤ…フォトダイオード
【図１】
0005154365.tif 000002
【図２】
0005154365.tif 000003
【図３】
0005154365.tif 000004
【図４】
0005154365.tif 000005
【図５】
0005154365.tif 000006
【図６】
0005154365.tif 000007
【図７】
0005154365.tif 000008
【図８】
0005154365.tif 000009
【図９】
0005154365.tif 000010
【図１０】
0005154365.tif 000011
【図１１】
0005154365.tif 000012
【図１２】
0005154365.tif 000013
【図１３】
0005154365.tif 000014
【図１４】
0005154365.tif 000015
【図１５】
0005154365.tif 000016
【図１６】
0005154365.tif 000017
【図１７】
0005154365.tif 000018
【図１８】
0005154365.tif 000019
【図１９】
0005154365.tif 000020
【図２０】
0005154365.tif 000021
【図２１】
0005154365.tif 000022
【図２２】
0005154365.tif 000023
【図２３】
0005154365.tif 000024
【図２４】
0005154365.tif 000025
【図２５】
0005154365.tif 000026
【図２６】
0005154365.tif 000027
【図２７】
0005154365.tif 000028
【図２８】
0005154365.tif 000029
【図２９】
0005154365.tif 000030
【図３０】
0005154365.tif 000031